JP2001296312A - Contact and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、球状の被検査端子
に接触可能な接触子、およびその製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact capable of contacting a spherical terminal to be inspected, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器には、小型軽量化と同時
に、高周波特性が要求されてきている。それに伴ない、
半導体素子もBGA、CSPのパッケージ形態が多く用
いられるようになっている。BGA,CSPパッケージ
では、一般に、外部と接続される外部接続端子として半
田ボールが用いられている。これらの半田ボールは、半
導体素子の底面に平面的に多数配置される。このような
半導体素子を外部の回路基板に接続する場合には、外部
接続端子として用いられる半田ボールを溶融させる。そ
の場合には、半田ボールの高さの均一性が重要となる。2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have been required to have high frequency characteristics as well as miniaturization and weight reduction. Along with that,
Semiconductor devices often use BGA and CSP package forms. In BGA and CSP packages, solder balls are generally used as external connection terminals connected to the outside. A large number of these solder balls are arranged on the bottom surface of the semiconductor element in a plane. When connecting such a semiconductor element to an external circuit board, solder balls used as external connection terminals are melted. In that case, the uniformity of the height of the solder balls is important.
【0003】一方、半導体素子に関しては、それ自体の
特性評価や信頼性評価を行う必要がある。その場合に
は、検査装置における接触子を半田ボールに接触させな
ければならない。その際には、半田ボールの高さの均一
性を確保すべく、接触子との接触によって半田ボールの
特に頂部に傷が付いたり変形しないように工夫をする必
要がある。On the other hand, it is necessary to evaluate the characteristics and reliability of a semiconductor device itself. In that case, a contact in the inspection device must be brought into contact with the solder ball. In this case, in order to ensure the uniformity of the height of the solder ball, it is necessary to take measures to prevent the solder ball from being damaged or deformed, particularly at the top, by contact with the contactor.
【0004】従来、半田ボールの頂部に傷を付けること
なく接触子を接触させるために、図1のようなNi製の
接触子31や、半田ボールを両側から挟み込むような接
触子が実用化されつつある。図1の接触子31はフレキ
シブルシート32に取り付けられており、半導体素子4
0の半田ボール41の周面に対して、接触子31の先端
の環状部31Aが環状に接触するようになっている。Conventionally, in order to make the contact of the solder ball without damaging the top portion, a Ni contact 31 as shown in FIG. 1 or a contact which sandwiches the solder ball from both sides has been put to practical use. It is getting. The contact 31 of FIG. 1 is attached to the flexible sheet 32 and the semiconductor element 4
The annular portion 31A at the tip of the contact 31 is annularly in contact with the peripheral surface of the 0 solder ball 41.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図6の接触子31の場
合、それ自体は弾性を有していないため、その接触子3
1を半田ボール41に弾性的に押し付ける手段として、
異方性の導電ゴムが使用される。このことは、半田ボー
ル41に対する接触子31の接触の信頼性に不安を招く
ことになる。In the case of the contact 31 shown in FIG. 6, since the contact 31 itself does not have elasticity, the contact 3
As means for elastically pressing 1 onto the solder ball 41,
Anisotropic conductive rubber is used. This leads to anxiety about the reliability of the contact of the contactor 31 with the solder ball 41.
【0006】また、多数の半田ボールに対して、それら
に対応する複数の接触子を高い信頼性をもって同時に接
触させるためには、それぞれの接触子が相互に独立して
弾性変形できることが望ましい。その場合、接触子の弾
性変形量は、検査装置の測定精度にも左右されるが0.
2〜0.3mm程度必要となる。上記のように異方性の
導電ゴムを用いた場合、それが圧縮されたときの電気抵
抗を安定させるためには、その厚みをあまり大きくでき
ず、そのため接触子の弾性変形量は0.1〜0.2mm
程度と小さくなってしまう。Further, in order to simultaneously contact a plurality of solder balls with high reliability with respect to a large number of solder balls with high reliability, it is desirable that the respective contacts can be elastically deformed independently of each other. In this case, the amount of elastic deformation of the contact is also affected by the measurement accuracy of the inspection device, but is not limited to 0.1.
About 2 to 0.3 mm is required. When anisotropic conductive rubber is used as described above, in order to stabilize the electrical resistance when it is compressed, its thickness cannot be made too large, so that the elastic deformation of the contact is 0.1%. ~ 0.2mm
It will be small.
【0007】このように、従来の接触子は、その接触信
頼性に不安があった。[0007] As described above, the contact of the related art is not reliable.
【0008】本発明の目的は、接触信頼性の高い接触
子、およびその製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a contact having high contact reliability and a method for manufacturing the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の接触子は、球状
の被検査端子に接触可能な接触子であって、ばねの先端
部に接触片を取り付け、前記接触片に、前記被検査端子
の頂部を避けた周面に接触可能な複数の突起を設けたこ
とを特徴とする。According to the present invention, there is provided a contact which is capable of contacting a spherical terminal to be inspected. The contact is attached to the tip of a spring, and the terminal to be inspected is attached to the contact. A plurality of protrusions that can be in contact with the peripheral surface avoiding the top.
【0010】本発明の接触子の製造方法は、球状の被検
査端子に接触可能な接触子の製造方法であって、前記被
検査端子の頂部を避けた周面に接触可能な複数の突起を
有する接触片をメッキ法によって形成してから、前記接
触片を前記ばねの先端部に結合することを特徴とする。The method of manufacturing a contact according to the present invention is a method of manufacturing a contact capable of contacting a spherical terminal to be inspected, wherein a plurality of protrusions capable of contacting the peripheral surface except the top of the terminal to be inspected are formed. The contact piece is formed by a plating method, and then the contact piece is connected to the tip of the spring.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は、本実施形態の接触子10を備えた
検査装置の要部の断面図であり、その接触子10は、検
査装置の基板1に取り付けられる。11は接触子10を
構成するコイルばねであり、その基端部11Aに接合さ
れた接合端子12は、基板1の電極1Aに対して、半田
などによって電気的および機械的に接続される。コイル
ばね11は、検査装置におけるばねガイド板2のガイド
孔2A内に位置する。本例のコイルばね11は、その両
端11A,11Bが中間部よりも小径とされている。O
はコイルばね11のばね軸であり、基板1に対して直交
する。コイルばね11の先端部11Bには、接触片13
が接合されている。その接触片13において、ばね軸O
上に位置する中央部13Aの周囲には、円錐状の3つの
突起14が設けられている。それらの突起14は、ばね
軸Oを中心とする同一円周上に等間隔に位置する。FIG. 1 is a sectional view of a main part of an inspection apparatus provided with a contact 10 according to the present embodiment. The contact 10 is attached to a substrate 1 of the inspection apparatus. Reference numeral 11 denotes a coil spring that constitutes the contact 10, and a joining terminal 12 joined to a base end 11A is electrically and mechanically connected to the electrode 1A of the substrate 1 by soldering or the like. The coil spring 11 is located in the guide hole 2A of the spring guide plate 2 in the inspection device. The ends 11A and 11B of the coil spring 11 of the present example are smaller in diameter than the intermediate portion. O
Is a spring axis of the coil spring 11, which is orthogonal to the substrate 1. A contact piece 13 is provided at the tip 11B of the coil spring 11.
Are joined. In the contact piece 13, the spring shaft O
Three conical projections 14 are provided around the central portion 13A located above. These projections 14 are located at equal intervals on the same circumference around the spring axis O.
【0013】図2は、このような構成の接触子10を備
えた検査装置によって、被検査対象としての半導体素子
20を検査している状況の説明図である。半導体素子2
0には、外部と接続される外部接続端子(被検査端子)
として半田ボール21が用いられている。検査装置は、
その半田ボール21に、接触子10の突起14を接触さ
せることにより、半導体素子20の特性評価や信頼性評
価のためのデータを得る。突起14は、同一円周上に等
間隔に3つ設けられているため、コイルばね11の弾性
変形を伴ないながら、半田ボール21の頂部を避けた周
面にバランスよく接触する。その際、突起14の尖った
先端は、半田ボール21の表面における酸化被膜を破っ
て、電気的に確実に接触することになる。また、3つの
突起14が半田ボール21の周面にバランスよく接触す
るため、半田ボール21の表面の圧痕もきわめて小さく
抑えられる。FIG. 2 is an explanatory view of a situation in which a semiconductor device 20 as an object to be inspected is inspected by an inspection apparatus having the contact 10 having such a configuration. Semiconductor element 2
0 indicates an external connection terminal (terminal to be inspected) connected to the outside
Is used as the solder ball 21. The inspection device is
By bringing the protrusion 14 of the contact 10 into contact with the solder ball 21, data for evaluating characteristics and reliability of the semiconductor element 20 is obtained. Since the three protrusions 14 are provided at equal intervals on the same circumference, the protrusions 14 make good contact with the peripheral surface avoiding the top of the solder ball 21 while elastically deforming the coil spring 11. At this time, the sharp tip of the projection 14 breaks the oxide film on the surface of the solder ball 21, so that the contact is reliably made electrically. In addition, since the three protrusions 14 come into contact with the peripheral surface of the solder ball 21 in a well-balanced manner, indentations on the surface of the solder ball 21 can be suppressed to an extremely small level.
【0014】また、突起14は、図2のように半田ボー
ル21と接触したときに、接触片13の中央部13Aと
半田ボール21の頂部との間に隙間を形成するように、
つまり接触片13の中央部13Aを半田ボール21に接
触させないように、その高さhが設定されている。この
結果、接触片13との接触による半田ボール21の頂部
の変形が未然に防止されて、半田ボール21の高さの均
一性が確保されることになる。The projection 14 forms a gap between the central portion 13A of the contact piece 13 and the top of the solder ball 21 when it comes into contact with the solder ball 21 as shown in FIG.
That is, the height h is set so that the central portion 13A of the contact piece 13 does not contact the solder ball 21. As a result, the deformation of the top of the solder ball 21 due to the contact with the contact piece 13 is prevented beforehand, and the uniformity of the height of the solder ball 21 is ensured.
【0015】図4は、接触片13の中央部13Aと半田
ボール21の頂部とが丁度接触するように、突起14の
高さhが設定されたときの説明図である。図4におい
て、rは半田ボール21の半径、aは、ばね軸Oから突
起14の先端までの距離であり、突起14を下式(1)
の高さhとすることによって、丁度、接触片13の中央
部13Aと半田ボール21の頂部とが接触する。FIG. 4 is an explanatory view when the height h of the projection 14 is set so that the central portion 13A of the contact piece 13 and the top of the solder ball 21 just contact. In FIG. 4, r is the radius of the solder ball 21, a is the distance from the spring axis O to the tip of the projection 14, and the projection 14 is expressed by the following equation (1).
With the height h, the central portion 13A of the contact piece 13 and the top of the solder ball 21 are in contact with each other.
【0016】 h=r[1−{1−(a/r)2}1/2] …(1) 接触片13の中央部13Aを半田ボール21に接触させ
なくするためには、突起14の高さを上式(1)の高さ
hよりも大きくすればよい。つまり、突起14の高さを
下式(2)の高さhとすればよい。H = r [1- {1- (a / r) 2 } 1/2 ] (1) In order to prevent the central portion 13 A of the contact piece 13 from contacting the solder ball 21, What is necessary is just to make the height larger than the height h of the above equation (1). That is, the height of the projection 14 may be set to the height h of the following equation (2).
【0017】 h>r[1−{1−(a/r)2}1/2] …(2) また、このようにして半田ボール14に接触する接触子
10において、その弾性変形を受け持つ母体がコイルば
ね11であるため、接触子10の接触圧や変形量は、コ
イルばね11の選定に応じて自由に設定することができ
る。また、本例のコイルばね11は、その両端11A,
11Bが中間部よりも小径とされているため、接合端子
12、電極1A、および接触片14の小型化と、それら
の複数高密度配備を可能として、半田ボール21の小ピ
ッチ化に対応することができる。H> r [1- {1- (a / r) 2 } 1/2 ] (2) Further, in the contact 10 that comes into contact with the solder ball 14 in this manner, the base member responsible for the elastic deformation thereof Is a coil spring 11, the contact pressure and the amount of deformation of the contact 10 can be set freely according to the selection of the coil spring 11. Further, the coil spring 11 of the present example has both ends 11A,
Since the diameter of 11B is smaller than that of the intermediate portion, the joint terminal 12, the electrode 1A, and the contact piece 14 can be downsized, and a plurality of them can be arranged at a high density, and the pitch of the solder balls 21 can be reduced. Can be.
【0018】図5は、接触子10における接触片13の
成形方法を説明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining a method of forming the contact piece 13 in the contact 10.
【0019】まず、図5(a)のように、突起14に対
応する凹部51Aが形成されたメッキ板51を用意す
る。メッキ板51は、例えば、SUS板、Al板、ある
いはCu板にCrを薄くメッキコートしたものである。First, as shown in FIG. 5A, a plating plate 51 having a concave portion 51A corresponding to the projection 14 is prepared. The plating plate 51 is, for example, a SUS plate, an Al plate, or a Cu plate obtained by thinly plating and coating Cr.
【0020】次に、図5(b)のように、メッキ板51
上にフォトレジスト52を形成する。フォトレジスト5
2の形成されていない部分が接触片13の形成部分とな
る。次に、図5(c)のように、メッキ板51をNiメ
ッキして、フォトレジスト52が形成されていない部分
に、Niメッキ部53を成長させる。そのメッキ部53
が突起14付きの接触片13となる。Next, as shown in FIG.
A photoresist 52 is formed thereon. Photoresist 5
The portion where 2 is not formed is the portion where the contact piece 13 is formed. Next, as shown in FIG. 5C, the plating plate 51 is Ni-plated, and a Ni-plated portion 53 is grown in a portion where the photoresist 52 is not formed. The plating part 53
Is the contact piece 13 with the projection 14.
【0021】その後、フォトレジスト52を剥離してか
ら、図5(d)のように、メッキ部53の上に、印刷等
の手段によって半田ペースト54を塗布する。次に、図
5(e)のように、コイルばね11の先端部11Bをメ
ッキ部53の上に置いてから、それらを半田55によっ
て接合する。Thereafter, after the photoresist 52 is peeled off, as shown in FIG. 5D, a solder paste 54 is applied on the plating portion 53 by means such as printing. Next, as shown in FIG. 5E, the tip 11B of the coil spring 11 is placed on the plating portion 53, and then they are joined by solder 55.
【0022】その後、図5(f)のように、メッキ板5
1からメッキ部53を剥離する。そのメッキ部53によ
って、突起14と一体の接触片13が形成される。そし
て、このような接触片13の形成に前後して、コイルば
ね11の基端部11Aに接合端子12を接合することに
よって接触子10が構成される。本例の場合は、1つの
メッキ板51上に、突起14と一体の接触片13を複数
同時に形成することにより、複数の接触子10を同時に
製造することができる。Thereafter, as shown in FIG.
The plated portion 53 is peeled off from No. 1. The contact piece 13 integral with the projection 14 is formed by the plating portion 53. The contact 10 is formed by joining the joining terminal 12 to the base end portion 11A of the coil spring 11 before and after the formation of the contact piece 13. In the case of this example, a plurality of contacts 10 can be simultaneously manufactured by simultaneously forming a plurality of contact pieces 13 integral with the protrusions 14 on one plating plate 51.
【0023】このように、突起14と一体の接触片13
を形成するために、メッキ法によってメッキ板51上に
メッキ部53を形成する。したがって、そのメッキ部5
3は、メッキ板51上に正確に位置決めされて高精度に
形成されることになる。さらに、そのメッキ部53上に
コイルばね11の先端部11Bを正確に載置して、それ
らを高精度に結合できることになる。コイルばね11を
メッキ部53上に位置決めする際には、メッキ板51上
に重ねた位置決め板を用いてもよい。その場合には、そ
の位置決め板に形成されたガイド孔内にコイルばね11
を位置決めすることによって、コイルばね11をメッキ
部53上により正確に位置決めすることができる。ちな
みに、接触片13を独立した単品として扱って、それを
コイルばね11の先端部11Bに接合しようとした場合
には、その接触片13が微小片であるため、その取り扱
いがきわめて難しくなってしまう。As described above, the contact piece 13 integral with the projection 14
Is formed on the plating plate 51 by a plating method. Therefore, the plated portion 5
3 is accurately positioned on the plating plate 51 and is formed with high precision. Further, the tip portion 11B of the coil spring 11 can be accurately placed on the plating portion 53, and can be coupled with high precision. When positioning the coil spring 11 on the plating portion 53, a positioning plate superimposed on the plating plate 51 may be used. In that case, the coil spring 11 is inserted into a guide hole formed in the positioning plate.
, The coil spring 11 can be more accurately positioned on the plating portion 53. By the way, when the contact piece 13 is treated as an independent unit and is to be joined to the tip 11B of the coil spring 11, the handling is extremely difficult because the contact piece 13 is a minute piece. .
【0024】(他の実施形態)突起14は、円錐形状の
他、四角錐形状等の種々の錐体形状であってもよく、ま
た接触片13は3つ以上設けてもよい。(Other Embodiments) The protrusions 14 may have various conical shapes such as a quadrangular pyramid shape in addition to the conical shape, and three or more contact pieces 13 may be provided.
【0025】また、接触片13および突起14の材質
は、Niに限定されず、CuやFe等のメッキ性のよい
金属であればよい。また、最初にAuメッキをした後、
Ni等のメッキをしたり、あるいはNiやCuのメッキ
を重ねてもよい。The material of the contact pieces 13 and the projections 14 is not limited to Ni, but may be any metal having good plating properties, such as Cu or Fe. Also, after first Au plating,
It may be plated with Ni or the like, or may be repeatedly plated with Ni or Cu.
【0026】さらに、コイルばね11の代わりに、板ば
ね等の他の形態のばね材を用いることもできる。Further, instead of the coil spring 11, another type of spring material such as a leaf spring can be used.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の接触子
は、ばねの先端部に取り付けられる接触片に複数の突起
を設け、球状の被検査端子の頂部を避けた周面に対し
て、それら複数の突起を接触させるため、ばねの弾性変
形を伴ないながら、球状の被検査端子の周面に複数の突
起をバランスよく同時に接触させて、接触の信頼性を向
上させることができる。As described above, the contact of the present invention is provided with a plurality of protrusions on the contact piece attached to the tip of the spring, so that the contact piece is provided on the peripheral surface avoiding the top of the spherical terminal to be inspected. Since the plurality of protrusions are brought into contact with each other, the plurality of protrusions can be brought into contact with the peripheral surface of the spherical test terminal at the same time in a well-balanced manner with the elastic deformation of the spring, thereby improving the reliability of the contact.
【0028】また、本発明の接触子の製造方法は、複数
の突起を有する接触片をメッキ法によって形成すること
により、接触片を高精度に形成することができ、この結
果、信頼性の高い接触子を製造することができる。その
際、接触片をメッキ法によってメッキ板上に形成した
後、そのメッキ板上の接触片に対してばねの先端部を接
合してから、その接触片をメッキ板上から離すことによ
り、接触片とばねとを高精度に接合して、より信頼性の
高い接触子を製造することができる。In the method of manufacturing a contact according to the present invention, the contact piece having a plurality of projections is formed by plating, whereby the contact piece can be formed with high accuracy, and as a result, a highly reliable contact piece can be formed. Contacts can be manufactured. At this time, after the contact piece is formed on the plating plate by the plating method, the tip of the spring is joined to the contact piece on the plating plate, and then the contact piece is separated from the plating plate to make contact. A more reliable contact can be manufactured by joining the piece and the spring with high precision.
【図1】本発明の接触子を備えた検査装置の要部の断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an inspection device provided with a contact according to the present invention.
【図2】図1における接触子の使用状況の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of a usage state of a contact in FIG. 1;
【図3】図1における接触片の上下を逆にした斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view in which a contact piece in FIG. 1 is turned upside down.
【図4】図1における突起と半田ボールとの関係の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between a protrusion and a solder ball in FIG. 1;
【図5】(a),(b),(c),(d),(e),
(f)は、本発明の接触子の製造方法の説明図である。5 (a), (b), (c), (d), (e),
(F) is explanatory drawing of the manufacturing method of the contact of this invention.
【図6】従来の接触子の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a conventional contact.
1 基板 1A 電極 2 ガイド板 2A ガイド孔 10 接触子 11 コイルばね(ばね) 11A 基端部 11B 先端部 12 接合端子 13 接触片 13A 中央部 14 突起 20 半導体素子 21 半田ボール(被検査端子) O ばね軸 Reference Signs List 1 substrate 1A electrode 2 guide plate 2A guide hole 10 contact 11 coil spring (spring) 11A base end 11B tip 12 joining terminal 13 contact piece 13A central part 14 protrusion 20 semiconductor element 21 solder ball (terminal to be inspected) O spring axis
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Claims (9)
あって、 ばねの先端部に接触片を取り付け、 前記接触片に、前記被検査端子の頂部を避けた周面に接
触可能な複数の突起を設けたことを特徴とする接触子。1. A contact that is capable of contacting a spherical terminal to be inspected, wherein a contact piece is attached to a tip of a spring, and the contact piece can contact a peripheral surface avoiding a top of the terminal to be inspected. A contact provided with a plurality of projections.
部と正対する前記接触片の中央部の周囲に間隔をおいて
位置し、かつ前記被検査端子の周面と接触したときに前
記中央部と前記被検査端子の頂部との間に隙間を形成す
ることを特徴とする請求項1に記載の接触子。2. The method according to claim 1, wherein the plurality of protrusions are positioned at intervals around a central portion of the contact piece facing the top of the terminal to be inspected, and are in contact with a peripheral surface of the terminal to be inspected. The contact according to claim 1, wherein a gap is formed between a central portion and a top of the terminal to be inspected.
同一円周上に等間隔に位置することを特徴とする請求項
2に記載の接触子。3. The contact according to claim 2, wherein the plurality of protrusions are located at equal intervals on the same circumference around the central portion.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の接
触子。4. The contact according to claim 1, wherein at least three of the plurality of protrusions are provided.
する軸をばね軸とするコイルばねであり、 前記複数の突起の高さhは、前記被検査端子の半径を
r、前記ばね軸から前記突起までの距離をaとしたとき
に、 h>r[1−{1−(a/r)2}1/2] であることを特徴とする請求項2から4のいずれかに記
載の接触子。5. The spring according to claim 1, wherein the spring is a coil spring having an axis perpendicular to a central portion of the contact piece as a spring axis. The distance h from the axis to the projection is represented by a, and h> r [1- {1- (a / r) 2 } 1/2 ] is satisfied . Contact as described.
する請求項1から5のいずれかに記載の接触子。6. The contact according to claim 1, wherein the projection has a cone shape.
にメッキ法によって形成されてから前記ばねの先端部に
接合されたことを特徴とする請求項1から6のいずれか
に記載の接触子。7. The spring according to claim 1, wherein the contact piece is formed integrally with the plurality of protrusions by a plating method and then joined to a tip of the spring. Contact.
製造方法であって、 前記被検査端子の頂部を避けた周面に接触可能な複数の
突起を有する接触片をメッキ法によって形成してから、 前記接触片を前記ばねの先端部に結合することを特徴と
する接触子の製造方法。8. A method for manufacturing a contact that can contact a spherical terminal to be inspected, wherein a contact piece having a plurality of protrusions that can contact a peripheral surface of the terminal to be inspected except a top portion is formed by a plating method. And then coupling the contact piece to the tip of the spring.
上に形成した後、 前記メッキ板上の前記接触片に対して前記ばねの先端部
を接合してから、 前記接触片を前記メッキ板上から離すことを特徴とする
請求項8に記載の接触子の製造方法。9. After the contact piece is formed on a plating plate by a plating method, a tip of the spring is joined to the contact piece on the plating plate, and then the contact piece is placed on the plating plate. The method for manufacturing a contact according to claim 8, wherein the contact is separated from the contact.
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